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摘要：高层建筑抗震设计与其所处地理位置及结构形式有关。高层建筑抗震一直是建筑设计和施工的重点，概述高层建筑的发展，并对建筑抗震进行理论分析，从而探索高层建筑结构抗震的设计理念、方法，以便为广大建筑设计人员提供参考借鉴。
关键字：高层建筑抗震理论 结构设计
一、高层建筑的概述
在古代人们就开始建造高层建筑，比如埃及的亚历山大港灯塔，高100多米,为石结构。中国山西应县的佛公寺释迦塔，高约为67米，为木结构。 现代高层建筑发展迅速，在大中城市随处可见。高层建筑是指超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑。高层建筑可以带来明显的社会经济效益:首先,使人口集中，可利用建筑内部的竖向和横向交通缩短部门之间的联系距离，从而提高效率；其次能使大面积建筑的用地大幅度缩小，有可能在城市中心地段选址；第三，可以减少市政建设投资和缩短建筑工期。
由于高层建筑的高度比较高，所以解决水平抗剪问题成为关键，而抗震是解决水平抗剪问题的一个重要因素。然而对于不同的结构形式，同一设防烈度下，抵抗地震能力有很大区别，因此选择合适的结构形式对于高层建筑尤为重要。
二、高层建筑抗震理论分析
2.1 高层建筑抗震的有关规范
建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑，丁类建筑应属于抗震次要建筑。多层高层建筑结构的抗震措施是根据抗震等级确定的，抗震等级的确定与建筑物的类别相关，不同的建筑物类别在考虑抗震等级时取用的抗震烈度与建筑场地类别有关，也就是考虑抗震等级时取用烈度与抗震计算时的设防烈度不一定相同。全国大部分地区的房屋抗震设防烈度一般为8度。
2.2 建筑抗震设计的理论
2.2.1、擬静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年代发展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。
2.2.2、反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40~60年代发展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。
2.2.3、动力理论。动力理论是20世纪70－80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。
2.3 高层建筑抗震措施
在对结构的抗震设计中，除要考虑概念设计、结构抗震验算外，历次地震后人们在限制建筑高度，提高结构延性（限制结构类型和结构材料使用）等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前，在抗震设计中，从概念设计，抗震验算及构造措施等三方面入手，在将抗震与消震（结构延性）结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，直至进一步通过一些结构措施（隔震措施，消能减震措施）来减震，即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且，强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
三、高层建筑的结构抗震设计
3.1高层建筑抗震设计的理念
按抗震设计要求进行结构分析与设计时，其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而满足我国《建筑抗震规范》（GB50011-2001）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在许多的不确定因素，因此规定建筑结构当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力（变形能力）不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员的安全。因此在有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外，还要满足延性的要求，使建筑具有足够的变形能力，使其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。
对于“两阶段”设计，其方法步骤如下：第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。
3.2高层建筑的抗震设计方法
我国的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定：1、高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。2、除规定1外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱方法。3、特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
在进行抗震设计是应掌握以下要点及注意事项：1 .选择对建筑抗震有利的场地 ,宜避开对建筑抗震不利的地段 ,不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。2 .建筑的平立面布置应符合概念设计的要求 ,不应采用严重不规则的方案。不规则的建筑 ,在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整 ,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。3 .结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求。4.尽可能设置多道抗震防线。地震有一定的持续时间 ,而且可能多次往复作用 ,根据地震后倒塌的建筑物的分析 ,我们知道地震的往复作用使结构遭到严重破坏 ,而最后倒塌则是结构因破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理构件的强弱关系 ,使其形成多道防线 ,是增加结构抗震能力的重要措施。5.具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。6.确保结构的整体性。各构件之间的连接必须可靠 ,符合下列要求 :1 )构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力 ,当构件屈服、刚度退化时 ,节点应保持承载力和刚度不变。2 )予埋件的锚固承载力不应低于连接件的承载力。3 )装配式的连接应保证结构的整体性 ,各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空间协同工作。4)结构应具有连续性 ,注重施工质量 ,避免施工不当使结构的连续性遭到削弱甚至破坏。
四，总结
经过多次地震的灾难后，人们逐渐认识到建筑抗震的重要性，也在不断的提高建筑物的抗震性能，因此，作为新时代合格的建筑工程师，要不断的学习建筑结构的抗震知识，不断的总结经验，并结合实际工作，设计出抗震性能优良的工程来，为人民的生命财产提供一个安全的空间。
关键字：高层建筑抗震理论 结构设计
一、高层建筑的概述
在古代人们就开始建造高层建筑，比如埃及的亚历山大港灯塔，高100多米,为石结构。中国山西应县的佛公寺释迦塔，高约为67米，为木结构。 现代高层建筑发展迅速，在大中城市随处可见。高层建筑是指超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑。高层建筑可以带来明显的社会经济效益:首先,使人口集中，可利用建筑内部的竖向和横向交通缩短部门之间的联系距离，从而提高效率；其次能使大面积建筑的用地大幅度缩小，有可能在城市中心地段选址；第三，可以减少市政建设投资和缩短建筑工期。
由于高层建筑的高度比较高，所以解决水平抗剪问题成为关键，而抗震是解决水平抗剪问题的一个重要因素。然而对于不同的结构形式，同一设防烈度下，抵抗地震能力有很大区别，因此选择合适的结构形式对于高层建筑尤为重要。
二、高层建筑抗震理论分析
2.1 高层建筑抗震的有关规范
建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑，丁类建筑应属于抗震次要建筑。多层高层建筑结构的抗震措施是根据抗震等级确定的，抗震等级的确定与建筑物的类别相关，不同的建筑物类别在考虑抗震等级时取用的抗震烈度与建筑场地类别有关，也就是考虑抗震等级时取用烈度与抗震计算时的设防烈度不一定相同。全国大部分地区的房屋抗震设防烈度一般为8度。
2.2 建筑抗震设计的理论
2.2.1、擬静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年代发展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。
2.2.2、反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40~60年代发展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。
2.2.3、动力理论。动力理论是20世纪70－80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。
2.3 高层建筑抗震措施
在对结构的抗震设计中，除要考虑概念设计、结构抗震验算外，历次地震后人们在限制建筑高度，提高结构延性（限制结构类型和结构材料使用）等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前，在抗震设计中，从概念设计，抗震验算及构造措施等三方面入手，在将抗震与消震（结构延性）结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，直至进一步通过一些结构措施（隔震措施，消能减震措施）来减震，即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且，强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
三、高层建筑的结构抗震设计
3.1高层建筑抗震设计的理念
按抗震设计要求进行结构分析与设计时，其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而满足我国《建筑抗震规范》（GB50011-2001）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在许多的不确定因素，因此规定建筑结构当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力（变形能力）不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员的安全。因此在有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外，还要满足延性的要求，使建筑具有足够的变形能力，使其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。
对于“两阶段”设计，其方法步骤如下：第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。
3.2高层建筑的抗震设计方法
我国的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定：1、高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。2、除规定1外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱方法。3、特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
在进行抗震设计是应掌握以下要点及注意事项：1 .选择对建筑抗震有利的场地 ,宜避开对建筑抗震不利的地段 ,不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。2 .建筑的平立面布置应符合概念设计的要求 ,不应采用严重不规则的方案。不规则的建筑 ,在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整 ,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。3 .结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求。4.尽可能设置多道抗震防线。地震有一定的持续时间 ,而且可能多次往复作用 ,根据地震后倒塌的建筑物的分析 ,我们知道地震的往复作用使结构遭到严重破坏 ,而最后倒塌则是结构因破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理构件的强弱关系 ,使其形成多道防线 ,是增加结构抗震能力的重要措施。5.具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。6.确保结构的整体性。各构件之间的连接必须可靠 ,符合下列要求 :1 )构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力 ,当构件屈服、刚度退化时 ,节点应保持承载力和刚度不变。2 )予埋件的锚固承载力不应低于连接件的承载力。3 )装配式的连接应保证结构的整体性 ,各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空间协同工作。4)结构应具有连续性 ,注重施工质量 ,避免施工不当使结构的连续性遭到削弱甚至破坏。
四，总结
经过多次地震的灾难后，人们逐渐认识到建筑抗震的重要性，也在不断的提高建筑物的抗震性能，因此，作为新时代合格的建筑工程师，要不断的学习建筑结构的抗震知识，不断的总结经验，并结合实际工作，设计出抗震性能优良的工程来，为人民的生命财产提供一个安全的空间。